EMBL – Laboratorul European de Biologie Moleculară

Întrebări frecvente privind proiectul Pan-Cancer

• Ce este proiectul Pan-Cancer?
• Care au fost obiectivele proiectului Pan-Cancer?
• De ce a fost nevoie de proiectul Pan-Cancer?
• Care au fost instituțiile principale?
• Ce tipuri de cancer au fost studiate?
• Care au fost dificultățile tehnice în analiza datelor?
• De unde au provenit datele?
• Care este principala concluzie a proiectului Pan-Cancer?
• Care este principala constatare a proiectului Pan-Cancer?
• Ce altceva a mai relevat proiectul Pan-Cancer?
• Cum vor ajuta rezultatele la cercetarea în domeniul cancerului?
• Cum va ajuta proiectul Pan-Cancer pacienții cu cancer?
• Care sunt următorii pași?

Ce este proiectul Pan-Cancer?

Proiectul ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes, cunoscut sub numele de proiectul Pan-Cancer, este o colaborare internațională cu scopul de a identifica modele comune de mutații în peste 2600 de genomuri întregi de cancer din International Cancer Genome Consortium (ICGC) și The Cancer Genome Atlas (TCGA). Acesta se bazează pe activitatea anterioară a acestor inițiative, care s-a concentrat în principal pe regiunile genomului care codifică pentru proteine.

Care au fost obiectivele proiectului Pan-Cancer?

Scopul proiectului Pan-Cancer este de a înțelege modificările genomice în multe forme de cancer la nivel mondial, cu scopul de a permite continuarea cercetărilor privind cauzele, prevenirea, diagnosticarea și tratamentul cancerelor.

Modificările ADN pot fi moștenite (cunoscute ca variații germinale) sau pot apărea în timpul vieții unei persoane (variații somatice). Proiectul Pan-Cancer a investigat ambele tipuri de variații în ADN-ul celulelor canceroase. Oamenii de știință au studiat situsurile de reglare (regiuni ale genomului care afectează activitatea altor gene), ARN-ul necodificator (molecule care pot avea funcții cum ar fi reglarea expresiei genice) și modificările structurale pe scară largă în genom.

De ce a fost nevoie de proiectul Pan-Cancer?

Proiectul Pan-Cancer este cea mai mare și mai cuprinzătoare analiză a genomului cancerului de până acum. Pentru a înțelege modificările complexe din genom care pot duce la apariția cancerului, a fost nevoie de o cantitate uriașă de date. Acest lucru putea fi realizat numai prin colaborare și prin schimbul de date. În cadrul proiectului au fost analizate aproape toate genomurile cancerului din întreaga lume care erau disponibile în mod public atunci când a început proiectul.

Care au fost instituțiile principale?

Proiectul Pan-Cancer a fost o colaborare la care au participat peste 1300 de oameni de știință și clinicieni din 37 de țări și peste 70 de instituții. Comitetul științific de conducere a inclus reprezentanți din cele cinci instituții principale: Laboratorul European de Biologie Moleculară, Institutul Ontario pentru Cercetarea Cancerului, Institutul Broad de la MIT și Harvard, Institutul Wellcome Sanger și Universitatea din California, Santa Cruz.

Ce tipuri de cancer au fost studiate?

Proiectul Pan-Cancer a studiat 38 de tipuri distincte de tumori de la mai mult de 2658 de donatori. Studiul a inclus:

• Cancerul sistemului nervos central (SNC) (glioblastom, meduloblastom, oligodendrogliom, astrocitom pilocitar, și melanom malign)

• Cancer de piele

• Cancer biliar

• Cancer de vezică urinară

• Cancer de vezică urinară

.

• Cancer colorectal

• Cancer esofagian

• Cancer de ficat

• Cancer pulmonar (carcinom hepatocelular, carcinom hepatocelular combinat carcinom hepatocelular/colangiocarcinom, carcinom hepatocelular fibrolamelar, adenocarcinom, adenocarcinom in situ, adenocarcinom mucinos, carcinom cu celule scuamoase; carcinom bazaloid cu celule scuamoase

• Cancer pancreatic (adenocarcinom, cancer cu celule acinare, adenocarcinom mucinos, cancer adenozocamus, carcinom neuroendocrin)

• Cancer de prostată

• Cancer de stomac

• Cancer tiroidian

• Cancer osos (osteoblastom, displazie osteofibroasă, condroblastom, fibrom chrondyxoid, adamantinom, cordom, osteosarcom, leiomiosarcom, liposarcom)

• Cancer de col uterin (adenocarcinom, carcinom cu celule scuamoase)

• Cancer de cap/colț

• Cancer de rinichi (adenocarcinom, tip cromofob; adenocarcinom, tip cu celule clare; adenocarcinom, tip papilar)

• Cancer limfoid (Burkitt, difuz cu celule B mari, folicular, zona marginală, post-transplant, leucemie limfocitară cronică)

• Cancer mieloid (leucemie mieloidă acută, leucemie mielomonocitară cronică, sindrom mielodisplastic cu sideroblaste inelare, trombocitemie esențială, policitemia vera, mielofibroza)

• Cancer ovarian

• Cancer uterin

• Cancer mamar (carcinom infiltrativ de duct, carcinom medular, adenocarcinom mucinos, carcinom micropapilar de duct, carcinom lobular)

Care au fost dificultățile tehnice în analiza datelor?

Setul total de date de peste 5.000 de genomuri de la 2.658 de donatori (două eșantioane per donator: unul de cancer, unul de la o celulă sănătoasă) a creat 800 de terabytes de date. Calculele au fost efectuate în cloud sau pe clustere de calcul de înaltă performanță puse la dispoziție de diverse instituții. Seturile de date au fost apoi combinate pentru a permite realizarea unor studii de cercetare specifice cu datele combinate.

De unde provin datele?

Toate genomurile utilizate în cadrul proiectului Pan-Cancer au fost colectate anterior pentru alte proiecte. Cercetătorii au procesat datele genomului întreg a 2658 de donatori din 48 de proiecte de cancer din întreaga lume.

Care este principala concluzie a proiectului Pan-Cancer?

Proiectul Pan-Cancer a explorat natura și consecințele variațiilor ADN în cancer, pe întregul genom, atât din genele care codifică proteine, cât și din zonele de ADN care nu codifică proteine. Acest lucru face ca proiectul Pan-Cancer să fie cea mai cuprinzătoare analiză efectuată până în prezent a regiunilor necodificatoare ale genomurilor cancerului.

Concluzia principală este că genomul cancerului este finit și poate fi cunoscut, dar enorm de complicat. Combinând secvențierea întregului genom al cancerului cu o suită de instrumente de analiză, este posibil să se caracterizeze fiecare modificare genetică găsită într-un cancer. Aceasta include toate procesele care au generat aceste modificări, toate căile biologice influențate de modificări, tipurile de celule care au fost transformate inițial și chiar ordinea evenimentelor cheie din timpul istoriei vieții unui cancer.

Ce a mai dezvăluit proiectul Pan-Cancer?

Primul val de rezultate a fost publicat în peste 20 de publicații științifice în Nature și în revistele afiliate. Punctele științifice importante includ:

• Cercetătorii de la EMBL prezintă un instrument pentru analiza pe scară largă a datelor genomice cu ajutorul cloud computing.Mai multe aici.

• Liderul grupului EMBL, Jan Korbel, abordează provocările legate de lucrul cu seturi de date dincolo de granițele naționale. Mai multe aici.

• Cercetătorii, inclusiv oamenii de știință de la EMBL-EBI, au creat cel mai mare și mai cuprinzător catalog de modificări ARN specifice cancerului, care dezvăluie noi informații despre genomul cancerului. Mai multe aici.

• Analiza întregului genom al cancerului a oferit informații cheie despre factorii genetici care determină cancerul. Mai multe aici.

• Cercetătorii au descoperit că rearanjamentele genomice masive care au loc în procesul cunoscut sub numele de cromotripsie sunt mult mai frecvente între cancere decât se credea anterior. Chromothripsis (sau „sfărâmarea cromozomilor”) este un proces mutațional în care porțiuni mari ale unui cromozom suferă rearanjări genomice mari într-un singur eveniment catastrofal. Înțelegerea deplină a modului în care aceste alterări determină evoluția genomului cancerului și a mecanismelor moleculare implicate în generarea lor reprezintă un pas important pentru înțelegerea evoluției genomului cancerului. Mai multe aici.

• Analizând evoluția tumorilor, oamenii de știință au descoperit că multe cancere au un rezultat tipic, previzibil în modelele lor timpurii de mutații. Ei au descoperit, de asemenea, că mutațiile care determină progresia cancerului au loc cu ani sau chiar decenii înainte de diagnostic. Mai multe aici.

Cum vor ajuta rezultatele la cercetarea în domeniul cancerului?

Proiectul Pan-Cancer a creat o resursă enormă pentru comunitatea științifică; o resursă care va sta la baza dezvoltării continue a metodelor de analiză, va oferi un teren de testare pentru noi idei despre evoluția cancerului și va acționa ca un punct de referință pentru compararea viitoarelor studii de secvențiere.

Datele Pan-Cancer sunt disponibile pentru întreaga comunitate de cercetare și vor contribui la accelerarea unor descoperiri suplimentare. În timp, aceste descoperiri vor duce la îmbunătățirea diagnosticului, a gestionării și a tratamentului cancerului.

Suita de instrumente de analiză generate de proiect a fost pusă la dispoziția comunităților științifice și clinice și este liberă pentru a fi utilizată și dezvoltată în continuare – acest lucru este important deoarece analiza datelor a reprezentat o barieră majoră în calea îmbunătățirii accesului la secvențierea genomului cancerului. Datele brute de secvențiere și analizele din aval sunt, de asemenea, deschise comunității, sub controale adecvate pentru a proteja confidențialitatea participanților.

Cum va ajuta proiectul Pan-Cancer pacienții cu cancer?

Rezultatele proiectului Pan-Cancer vor permite o medicină mai personalizată în viitor, odată ce secvențierea clinică a întregului genom al cancerului unui pacient va fi adoptată pe scară mai largă. Aceasta va include un diagnostic precis al tipului de tumoare, o mai bună predicție a rezultatului clinic și capacitatea de a alege tratamentul optim pentru pacient.

Cercetătorii Pan-Cancer au dezvoltat o metodă pentru a afla de unde provin cancerele („celula de origine”) la pacienții la care acest lucru nu a putut fi identificat cu ajutorul tehnicilor standard de diagnosticare. Acest lucru ar putea avea un impact asupra diagnosticării și tratamentului cancerului în viitor.

Grație studiului, cercetătorii pot identifica acum mutațiile din genom care au apărut cu ani sau, uneori, chiar cu zeci de ani înainte de apariția unei tumori, permițându-le oamenilor de știință să calculeze vârsta tumorilor și etapele genomice cheie prin care trec acestea. Acest lucru face posibilă determinarea celor mai timpurii modificări în evoluția multor tipuri de cancer, cu potențialul de a dezvolta noi strategii de diagnosticare sau de intervenție asupra tumorilor în stadii mai timpurii. Nu am ajuns încă acolo, dar acesta este obiectivul.

Până acum, oamenii de știință au analizat în principal partea din genomul cancerului care codifică pentru proteine, lăsând nestudiat 99% din genom. Proiectul Pan-Cancer a completat lacunele din cunoștințele noastre despre ceea ce determină cancerul. Cel puțin o modificare genetică cauzală a fost găsită în peste 95% din toate cancerele din cadrul studiului, iar în multe tumori individuale au fost identificate 5-10 sau mai multe mutații cauzale. Aceste informații ne vor ajuta să găsim metode mai bune de diagnosticare, deoarece mutațiile cauzatoare determină ce tip de tumoare se dezvoltă. De asemenea, ele pot indica ținte medicamentoase utile pentru viitoarele terapii. Un obiectiv major pentru cercetători este acela de a identifica, pentru un anumit pacient, toate mutațiile specifice care îi determină cancerul.

În cadrul proiectului, cercetătorii au descris multe procese noi care generează mutații în genomul cancerului. Aceste procese lasă „semnături mutaționale” distinctive în genom, iar aceste semnături pot oferi indicii despre ceea ce ar fi putut cauza cancerul. De exemplu, expunerile legate de stilul de viață, cum ar fi fumatul sau expunerea la soare, pot cauza tipare de mutații foarte distincte; de asemenea, tulburările canceroase moștenite pot duce la semnături distincte. Aceste semnături pot fi citite din genomul cancerului unui pacient și pot fi comparate cu catalogul de semnături identificate în cadrul acestui proiect.

Se preconizează că se vor obține și alte informații despre biologia cancerului cu ajutorul datelor Pan-Cancer și a instrumentelor software aferente care au fost puse la dispoziția comunității mondiale de cercetare a cancerului.

.